[CS 스터디] Blocking & Non-Blocking I/O

참고: Blocking I/O & Non-Blocking I/O

참고: blocking, non-blocking IO, 동기, 비동기 개념 정리

I/O는 Kernel Level에서 만 수행할 수 있다. 따라서 Process(thread)는 I/O를 수행하기 위해서 Kernel을 호출해야 한다.

Sync Blocking I/O

https://limdongjin.github.io/concepts/blocking-non-blocking-io.html#ibm-%E1%84%8B%E1%85%A1%E1%84%90%E1%85%B5%E1%84%8F%E1%85%B3%E1%86%AF

1. Process(Thread)가 Kernel에게 I/O를 요청한다.
   • Process는 작업을 중단한 채 대기한다. (Kernel에게 응답을 받기 전까지 다른 작업 못한다)
2. Kernel이 I/O 작업을 완료하면 결과를 반환한다.

 

특징

• I/O 작업이 진행되는 동안 User Process는 자신의 작업을 중단한 채 대기
• 리소스 낭비가 심하다 (I/O 작업이 CPU 자원을 거의 쓰지 않기 때문)
• 여러 클라이언트가 접속하는 서버를 Blocking 방식으로 구현한 경우
  • I/O 작업을 진행하는 클라이언트의 작업을 중지해야 한다.
  • 다른 클라이언트의 작업을 중지하면 안 되기 때문에 클라이언트 별로 별도의 Thread를 생성 → Thread가 매우 많아짐 → 콘텍스트 스위칭 횟수가 증가 ⇒ 비효율적 동작 방식

 

Sync Non-Blocking I/O

https://www.notion.so/Network-Blocking-Non-Blocking-I-O-608494d8fca145f485d388d350f39de2

1. User Process가 Kernel에게 I/O를 요청한다.
2. Kernel은 바로 EWOULDBLOCK을 반환한다.
3. User Process는 그동안 다른 작업을 진행한다. 진행 중간에 Kernel에 I/O가 완료되었는지 확인한다.
4. User Process가 확인했을 때 Kernel의 I/O가 끝난 경우 데이터를 복사해서 받아온다. 이때, 데이터는 Kernel이 가지고 있는 메모리에 적재되어 있으므로, Memory 간 복사로 I/O보다 훨씬 빠른 속도로 data를 받아올 수 있다.

 

Async Blocking I/O

I/O는 Non-Blocking이지만, notification(작업 완료)은 Blocking 방식

https://www.notion.so/Network-Blocking-Non-Blocking-I-O-608494d8fca145f485d388d350f39de2

1. User Process는 Kernel에 I/O를 요청한다.
2. Kernel은 EWOULDBLOCK을 반환한다.
3. User Process는 select() 함수를 수행하며 I/O가 끝날 때까지 대기한다. (Block)
4. Kernel은 I/O가 끝나면 User Process에 데이터 사용이 가능함을 알린다.
5. 해당 알림을 받은 User Process는 Block을 풀고 데이터를 복사해서 받아온다.

 

Async Non-Blocking I/O

https://www.notion.so/Network-Blocking-Non-Blocking-I-O-608494d8fca145f485d388d350f39de2

1. User Process는 Kernel에 I/O를 요청한다.
2. Kernel은 I/O 작업의 완료와 무관하게 즉시 응답해 준다.
3. User Process는 다른 작업을 수행한다. (I/O 작업이 끝났는지 확인하지 않음)
4. Kernel은 I/O가 끝나면 User Process에 알려준다. 데이터를 복사해서 받아온다.
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